系外行星真实图片（系外行星是什么）

艺术素描:系外行星是太阳系外围绕其他恒星运行的行星体。我们对这些遥远的国家一无所知，更不熟悉它们的内部结构。

北京时间6月5日消息，据美国太空网报道，一些行星的中心正在形成晶体。这里的环境压力是地球海平面大气的4000多万倍，是地心的10多倍。科学家想弄清楚，在这样的极端环境下，物质会发生怎样的变化？找到这个问题的答案，将有助于我们寻找隐藏在银河系中的国际生命现象。

现在，科学家对这些极地环境中的晶体一无所知。他们不知道这些晶体是何时、如何制成的，它们看起来如何，它们有什么性质。但是这些问题的答案将对了解那些外星国家的地表状况具有重大意义& mdash& mdash它是被活跃的岩浆覆盖，还是仍被积雪覆盖，还是沐浴在来自邻近恒星的强烈辐射的海洋中？所有这些问题的答案必然会反过来影响这些星球外部环境的宜居性。

太阳系外行星的内部对人类来说仍然是一个谜，因为在太阳系中，基本上只有两种行星样本:要么是类地行星，非常小，由岩石组成，如水星、金星、地球和火星；或者主要由气体组成的巨行星，比如土星、木星。但近年来，科学家们在太阳系外的其他恒星周围发现了非常不同的行星，例如所谓的& ldquo超级地球& rdquo& mdash& mdash同样的岩石质地，但它很大；还有& ldquo迷你海王星& rdquo& mdash& mdash同样是气体做的，但是小很多；而且这两种行星的数量似乎都是通用的，所以不是异类。

而是因为这些行星沉浸在它们的& ldquo孙& rdquo在光线下很难观察到，所以我们对这些系外行星的了解还是非常有限的。他们的表面是什么样的？具体的物质成分是什么？它们有磁场吗？这些问题的答案在很大程度上取决于岩石和金属在其中心的极端高压环境中的性质和行为。

当代科学的局限性

就像多伦多大学的行星科学家Diana & middot正如戴安娜·巴伦西亚(Diana Valencia)所指出的:目前我们对系外行星的认识仍然是基于我们对太阳系内行星的认识，然后进行了延伸。在今年3月举行的美国物理学会(APS)大会上，她呼吁矿物研究领域的科学家进行生动的测试，探索这些奇怪的行星中心物质的行为和性质。

& ldquo推而广之& rdquo方法是好的，但也存在严重的问题。比如在压强比地心高10倍的极地环境中，金属会有什么性质？这不是把地心的情况扩大十倍就能得出的结论。在这样的极端压力环境下，物质的化学性质会完全改变。

Lars ·，加州大学洛杉矶分校理论矿物物理学家；Stix stixrude显示:& ldquo因此，我们期望在一个超级地球的中心找到一种地球上任何地方甚至自然界都不存在的特殊晶体。这些物质中的原子排列将呈现出只有在极高压力下才有可能的形式。& rdquo

之所以会出现这样的特殊结构，是因为在极端压力环境下，原子之间的连接方式完全改变了。在地球表面，即使是在地下深处的环境中，原子之间也只是通过外层电子之间的相互作用联系在一起。但在超地心的超压环境下，内环的电子会参与进来，彻底改变这些物质原有的化学反应性质。

而这种化学性质的变化会影响整个星球的行为。例如，科学家知道超级地球会储存大量的热量。但是他们无法确认这个量到底是多少，这个问题的答案对于预算相关星球上的板块运动和火山喷发活动有着重要的参考意义。在地球中心的压力水平下，一些较轻的元素与铁芯融合，从而影响行星的磁性。但是在压力更高的情况下，这种情况还会发生吗？我不知道甚至超级地球本身的大小也可能取决于构成其核心的物质的晶体结构性质。

然而，由于太阳系中缺乏可以作为近距离具体研究样本的类似行星体，科学家不得不转向基础物理和数学核算以及实验室模拟工作来测试和回答这种假设性问题。但这样的核算往往得到的是开放式的答案，让人无组织。

实验呢？

很可惜，就像斯蒂克斯·路德说的那样:& ldquo这里需要的压力和温度环境条件，超出了当时实验室技能和实验操作的极限。& rdquo

发明一个& ldquo在地球上；超级地球& rdquo

在地球上，科学家们经常使用两个由工业钻石制成的尖锥来发明极端压力环境，并使用锻压机等设备将它们推在一起。但是要到达& ldquo超级地球& rdquo中心所要求的压力是无法压碎这两颗钻石的。物理学家有必要另辟蹊径。他们发现的方法叫做& ldquo动态压缩测试& rdquo(动态压缩实验)，就像普林斯顿大学的矿物物理学家Tom & middot杜菲的研究小组做到了。这种方法可以攻击更接近& ldquo超级地球& rdquo内部压力环境。但继续这样做的时间只能持续一会儿，远不到一秒钟。

杜菲表示:& ldquo这里的思路是这样的:你用超强激光照射样品，会导致样品表面急剧加热，产生等离子体。快速加热的样品会突然升温，小样品脱离表面，样品内部会爆发压力波。这个效果和火箭向前飞，尾气向后爆发是一样的。& rdquo

这里使用的样品非常小，是一块面积只有一平方毫米左右的平板。然而，上述热裂解的整个过程只持续了不到1纳秒(1亿分之一秒)。当压力波到达样品的反面时，整个样品会瞬间破碎。然而，在对整个过程进行仔细调查后，杜菲和他的合作伙伴能够在远超当时实验水平的超高压环境下获得铁和其他分子密度的各种信息。

还有很多问题要回答，但是在这个领域，常识更新很快。例如，2007年2月发表在《天体物理学杂志》上的第一篇关于超级地球内部结构的论文，现在被认为已经过时，因为科学家后来获得了关于地球化学元素的更新数据。

但是，回答这些问题是非常重要的，因为它们可以告诉我们那些遥远的国家是否可能存在类似的板块运动、岩浆和磁场，当然还有是否存在适合生命和生计的环境。